[发明专利]钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层及其制备方法和应用

权利要求书

1.钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，其特征在于，包括从内向外依次包覆在钛合金基体上的含钛阻氢层、金属复合层和高分子聚合物玻璃质层；

所述金属复合层由内向外依次包括FeAl过渡层、Fe-Cr-Al-Si层、含钛氧化铝层和复合氧化层；

其中复合氧化层为Al₂O₃-Cr₂O₃-RO层，其中R为稀土元素中的一种。

2.根据权利要求1所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，其特征在于，R为La、Y、Re和Ce中的一种；钛合金基体为钛合金无缝管。

3.根据权利要求1所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，其特征在于，所述含钛阻氢层厚度为100-200μm，所述金属复合层厚度为6-10μm，所述高分子聚合物玻璃质层的厚度为10-20μm。

4.根据权利要求3所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，其特征在于，FeAl过渡层厚度占所述金属复合层厚度的10-30%，Fe-Cr-Al-Si层厚度占所述金属复合层厚度的5-25%，含钛氧化铝层厚度占所述金属复合层厚度20-40%，其余为Al₂O₃-Cr₂O₃-RO层。

5.根据权利要求1所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，其特征在于，含钛阻氢层由B₄C和TiO₂制备而成，重量比为（2-4）：1；

含钛氧化铝层为TiN-Ti/Al₂O₃；按照重量份数计，高分子聚合物玻璃质层包括溴化环氧树脂50-80份、聚醚醚酮2-6份、偶联剂0.5-2份和丙酮20-40份。

6.根据权利要求5所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，其特征在于，按照重量份数计，高分子聚合物玻璃质层还包括阻氢粒子10-15份和吸氢粒子2-8份；阻氢粒子为纳米SiO₂，吸氢粒子为纳米TiO₂和纳米Mg₂Ni合金粉末；

阻氢粒子和吸氢粒子的重量比为（2-5）：1，吸氢粒子中纳米TiO₂和纳米Mg₂Ni合金粉末的重量比为（2-3）：1。

7.根据权利要求6所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层，高分子聚合物玻璃质层的制备方法为将阻氢粒子、溴化环氧树脂、聚醚醚酮、偶联剂和丙酮混合搅拌，超声1-3min，再加入吸氢粒子，超声5-15min。

8.一种如权利要求1-7中任一所述的钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先将B₄C和TiO₂混合粉末涂覆在钛合金基体表面使用激光熔覆法使其形成含钛阻氢层；再使用双层辉光离子渗金属法向含钛阻氢层表面溅射Al-Cr-Si靶材形成Al-Cr-Si层，将TiN-Ti混合粉末喷涂在Al-Cr-Si层上，再使用双层辉光离子渗金属法溅射Al-Cr-R靶材形成Al-Cr-R层；

（2）将完成步骤（1）后的钛合金基体进行热处理，热处理后钛合金基体外依次形成FeAl过渡层、Fe-Cr-Al-Si层、TiN-Ti层和Al-Cr-R层；

（3）再将热处理后的钛合金基体进行等离子氧化，冷却后静电喷涂高分子聚合物，即得所述钛合金基体用阻氢渗透的复合玻璃质壁垒层。